牟珍妮,申思楠,唐麗,劉瑩蝶,周紫薇,雷磊
1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合學(xué)院,湖南 長沙 410208;2.湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,湖南 長沙410021
復(fù)發(fā)性流產(chǎn)(recurrent spontaneous abortion,RSA)是妊娠常見并發(fā)癥之一,發(fā)病率約1%~5%[1],其發(fā)病機制復(fù)雜,目前仍有40%~60%患者病因不明[2],稱為不明原因復(fù)發(fā)性流產(chǎn)(URSA)。雖然URSA確切病因仍不清楚,但一般認為絨毛外滋養(yǎng)層(extravillous trophoblast,EVT)細胞功能缺陷導(dǎo)致的螺旋動脈重塑受損是其病因之一[3]。EVT細胞增殖及向子宮蛻膜層和肌層血管進一步侵襲、遷移、分化,啟動并完成血管重塑,是建立母胎循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[4]。JAK1/STAT3信號通路參與細胞增殖、分化、免疫調(diào)節(jié)等重要生理過程[5],是RSA發(fā)病重要的通路之一[6]。
壽胎丸出自《醫(yī)學(xué)衷中參西錄》,有補腎安胎作用。臨床研究表明,壽胎丸聯(lián)合西藥治療URSA臨床效果顯著優(yōu)于單純西藥[7-8]。前期基礎(chǔ)研究也表明,壽胎丸可通過調(diào)節(jié)RSA小鼠蛻膜蛋白及代謝物水平改善RSA 妊娠結(jié)局[9-11]。本研究以人絨毛膜滋養(yǎng)層細胞HTR-8/Svneo為研究對象,從JAK1/STAT3通路探討壽胎丸含藥血清對HTR-8/Svneo細胞增殖、侵襲和遷移的影響,明確其治療RSA的作用機制。
SPF級雌性SD大鼠16只,體質(zhì)量220~250 g,購于湖南斯萊克景達實驗動物有限公司,動物許可證號SCXK(湘)2019-0004。飼養(yǎng)于湖南中醫(yī)藥大學(xué)實驗動物中心,溫度(22±2)℃,濕度(50±5)%,自由飲食飲水,光照/黑暗周期12 h。本實驗經(jīng)湖南中醫(yī)藥大學(xué)動物倫理委員會批準(LL2021032501)。人絨毛膜滋養(yǎng)層細胞HTR-8/Svneo,購于上海美灣生物科技有限公司,貨號C1016。
壽胎丸(炒菟絲子12 g,桑寄生6 g,續(xù)斷6 g,阿膠6 g),飲片購自湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院藥劑科,經(jīng)藥劑科主任戴冰教授鑒定,符合2020年版《中華人民共和國藥典》要求。采用水提醇沉法制備,濃縮成原藥材濃度為2 g/mL。
胎牛血清、無血清非程序凍存液、RPMI1640培養(yǎng)基、青霉素-鏈霉素(雙抗)、0.25%胰蛋白酶、PBS(武漢普諾賽科技有限公司,批號分別為164210-50、PB180438、PM150110、PB180120、PB180226、PB180327),CCK8試劑盒(上海碧云天生物生物技術(shù)有限公司,批號C0039),matrigel 基底膜膠(美國Corning公司,批號356234),0.1%結(jié)晶紫染色液(北京索萊寶科技有限公司,批號G1063),BCA蛋白濃度測定試劑盒(武漢伊萊瑞特生物科技股份有限公司,批號E-BC-K318-M),RIPA裂解液(上海碧云天生物技術(shù)有限公司,批號P0013B),Janus激酶1(JAK1)、p-JAK1、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)、p-STAT3、Ki67、微染色體維持蛋白2(MCM2)、增殖核抗原(PCNA)抗體(美國Affinity Biosciences公司,批號分別為AF5012、AF2012、AF6294、AF3293、AF0198、AF0206、AF0239),血管內(nèi)皮細胞生長因子受體(VEGFR)-2 抗體(英國Abcam 公司,批號ab39638),基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-9 抗體、辣根過氧化物酶標記二抗(美國Proteintech,批號分別為10375-2-AP、SA00001-2),超純總RNA 提取試劑盒(杭州新景生物試劑開發(fā)有限公司,批號5003050),cDNA反轉(zhuǎn)錄試劑盒、SYBR染料(蘇州近岸蛋白質(zhì)科技股份有限公司,批號分別為E047、E096)。
Series 8000 WJ 型CO2培養(yǎng)箱(美國Thermo Fisher Scientific公司),OSE-DB-02型加熱型五段程控金屬?。ū本┨旄萍加邢薰荆?,Gel Doc XR+凝膠成像系統(tǒng)(美國Bio-Rad公司),Heraeus Fresco 17型超速冷凍離心機(美國Thermo Fisher Scientific 公司),Axio Vert.A1型倒置顯微鏡(德國Zeiss公司),Cytation3 型多功能酶標儀(美國Bio-Tek 公司),T100TMThermal Cycler型RT-PCR儀(美國Bio-Rad公司),Mini-PROTEAN Tetra型電泳槽、Mini Trans-Blot型轉(zhuǎn)印槽(美國Bio-Rad公司),SW-CJ-1FD型超凈工作臺(蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司)。
16只大鼠隨機分為空白組和壽胎丸組,每組8只。壽胎丸組每日灌胃壽胎丸藥液(2 g/mL)20.25 g/kg,空白組每日灌胃等量生理鹽水,連續(xù)7 d。末次灌胃1 h后水合氯醛腹腔注射麻醉大鼠,腹主動脈無菌采血,3 000 r/min離心20 min,取上層血清,同組血清合并混勻,密封后置于56 ℃水浴鍋滅活30 min。超凈工作臺內(nèi)經(jīng)0.22 μm無菌微孔濾膜過濾后,分裝于1.5 mL無菌EP管,置于-80 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>
HTR-8/Svneo細胞用含10%胎牛血清、1%雙抗的RPMI1640完全培養(yǎng)基置于37 ℃、5%CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng),2~3 d換液1次,當細胞融合至80%以上且細胞狀態(tài)良好時,棄上清液,PBS清洗細胞2~3次,向培養(yǎng)皿中加入0.25%胰蛋白酶1 mL消化傳代,繼續(xù)培養(yǎng)。
取對數(shù)生長期HTR-8/Svneo細胞,胰蛋白酶消化后細胞計數(shù)板計數(shù),調(diào)整細胞密度為5×104個/mL,接種于96孔板中,每孔100 μL,置于37 ℃、5%CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h。棄去培養(yǎng)基,PBS清洗1~2次,將細胞分為對照組(10%空白血清)和壽胎丸低(2.5%壽胎丸含藥血清+7.5%空白血清)、中(5%壽胎丸含藥血清+5%空白血清)、高(10%壽胎丸含藥血清)劑量組,每組5個復(fù)孔,分別加入提前配好的培養(yǎng)基,置于培養(yǎng)箱培養(yǎng)12、24、36 h。棄去培養(yǎng)基,加入CCK8反應(yīng)液(RPMI1640培養(yǎng)基∶CCK8試劑=10∶1)110 μL,培養(yǎng)箱反應(yīng)2 h,酶標儀波長450 nm檢測各孔OD值,以只加培養(yǎng)基孔調(diào)零,計算存活率。存活率(%)=(實驗組OD值-調(diào)零孔OD值)/(對照組OD值-調(diào)零孔OD值)×100%。
將6孔板背面用馬克筆劃出3條對稱橫線,取對數(shù)生長期HTR-8/Svneo細胞,胰蛋白酶消化后細胞計數(shù)板計數(shù),調(diào)整細胞密度為2.5×105個/mL,接種于6孔板,每孔2 mL,置于37 ℃、5%CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng),待細胞生長至80%左右時,每孔中央用1 mL槍頭做垂直劃痕,棄去培養(yǎng)基,PBS沖洗2~3次,按“2.3”項下方法分組,每組3個復(fù)孔,分別加入相應(yīng)培養(yǎng)基,置于培養(yǎng)箱培養(yǎng),分別在0、36 h拍照記錄。用Image J 2x軟件進行劃痕寬度分析,計算劃痕愈合率,評價各組細胞橫向遷移能力。劃痕愈合率(%)=(0 h劃痕寬度-36 h劃痕寬度)÷0 h劃痕寬度×100%。
2.5.1 縱向遷移能力
取對數(shù)生長期HTR-8/Svneo細胞,以5×105個/孔接種于6孔板,置于37 ℃、5%CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h。按“2.3”項下方法分組,每組3個復(fù)孔,分別加入相應(yīng)培養(yǎng)基培養(yǎng)36 h,胰蛋白酶消化細胞,用空白培養(yǎng)基重懸,調(diào)整細胞密度為2×105個/mL,每組取200 μL細胞懸液加至Transwell 上室,另將含10%胎牛血清的RPMI1640培養(yǎng)基500 μL加至下室,繼續(xù)培養(yǎng)36 h。將細胞用4%多聚甲醛固定15 min,0.1%結(jié)晶紫染色20 min,顯微鏡下觀察,隨機選取3個視野對遷移細胞進行計數(shù),計算細胞遷移率(實驗組遷移細胞數(shù)÷對照組遷移細胞數(shù)×100%)。
2.5.2 侵襲能力
將基質(zhì)膠于冰上融化,使用空白培養(yǎng)基將基質(zhì)膠稀釋8 倍,取50 μL 加入Transwell 上室,37 ℃凝固30 min,將細胞懸液加至鋪有基質(zhì)膠的上室中,其余操作步驟同“2.5.1”,計算細胞侵襲率(實驗組侵襲細胞數(shù)÷對照組侵襲細胞數(shù)×100%)。
細胞按“2.3”項下方法分組處理36 h后,棄去原培養(yǎng)基,PBS 沖洗1~2 次,用含蛋白酶抑制劑和磷酸酶抑制劑的RIPA 裂解液冰上裂解30 min,4 ℃、12 500 r/min離心15 min,取上清液,BCA法測定蛋白濃度,蛋白上樣,凝膠電泳分離,濕轉(zhuǎn)法轉(zhuǎn)膜,5%脫脂奶粉封閉,TBST洗膜3次,分加入JAK1一抗(1∶2 000)、p-JAK1 一抗(1∶2 000)、STAT3 一抗(1∶2 000)、p-STAT3 一抗(1∶2 000)、Ki67 一抗(1∶2 000)、VEGFR-2 一抗(1∶750)、MMP-9 一抗(1∶3 000)、MCM2 一抗(1∶3 000)、PCNA 一抗(1∶3 000),4 ℃孵育過夜。TBST洗膜3次,滴加二抗(1∶10 000),37 ℃震蕩孵育60 min,TBST洗膜3次,加ECL顯色液顯色,曝光并采集圖像,用Image Lab軟件分析蛋白灰度值。
細胞按“2.3”項下方法分組處理36 h后,棄去原培養(yǎng)基,加入Trizol 提取總RNA,將RNA 反轉(zhuǎn)錄成cDNA,根據(jù)說明書進行PCR,反應(yīng)條件:95 ℃、3 min;95 ℃、10 s,58 ℃、5 s,共40 個循環(huán)。以GAPDH為內(nèi)參,2-ΔΔCt法計算目的基因表達量。引物序列見表1。
表1 各基因PCR引物序列
培養(yǎng)12 h,與對照組和壽胎丸低劑量組比較,壽胎丸高劑量組細胞存活率顯著升高(P<0.05)。培養(yǎng)24 h,與對照組比較,壽胎丸低、中、高劑量組細胞存活率均顯著升高(P<0.05,P<0.01);與壽胎丸低、中劑量組比較,壽胎丸高劑量組細胞存活率顯著升高(P<0.01)。培養(yǎng)36 h,與對照組比較,壽胎丸低、中、高劑量組細胞存活率均顯著升高(P<0.01);與壽胎丸低劑量組比較,壽胎丸中、高劑量組細胞存活率顯著升高(P<0.05,P<0.01);與壽胎丸中劑量組比較,壽胎丸高劑量組細胞存活率顯著升高(P<0.01)。見表2。培養(yǎng)36 h細胞存活率升高最明顯,故后續(xù)實驗選擇36 h作為干預(yù)時間。
表2 各組HTR-8/Svneo細胞不同時點存活率比較(,%)
表2 各組HTR-8/Svneo細胞不同時點存活率比較(,%)
注:與對照組比較,*P<0.05,**P<0.01;與壽胎丸低劑量組比較,#P<0.05,##P<0.01;與壽胎丸中劑量組比較,▲▲P<0.01
與對照組比較,壽胎丸中、高劑量組細胞劃痕愈合率顯著升高(P<0.05,P<0.01);與壽胎丸低劑量組比較,壽胎丸高劑量組細胞劃痕愈合率顯著升高(P<0.05)。見圖1、表3。
圖1 各組HTR-8/Svneo細胞劃痕愈合情況(×100)
表3 各組HTR-8/Svneo細胞橫向遷移能力比較()
表3 各組HTR-8/Svneo細胞橫向遷移能力比較()
注:與對照組比較,*P<0.05,**P<0.01;與壽胎丸低劑量組比較,#P<0.05
與對照組比較,壽胎丸低、中、高劑量組細胞遷移率顯著升高(P<0.01);與壽胎丸低、中劑量組比較,壽胎丸高劑量組細胞遷移率顯著升高(P<0.01)。見圖2、表4。
圖2 各組HTR-8/Svneo細胞縱向遷移情況(結(jié)晶紫染色,×200)
表4 各組HTR-8/Svneo細胞遷移率比較(,%)
表4 各組HTR-8/Svneo細胞遷移率比較(,%)
注:與對照組比較,**P<0.01;與壽胎丸低劑量組比較,##P<0.01;與壽胎丸中劑量組比較,▲▲P<0.01
與對照組比較,壽胎丸低、中、高劑量組細胞侵襲率顯著升高(P<0.01);與壽胎丸低、中劑量組比較,壽胎丸高劑量組細胞侵襲率顯著升高(P<0.01)。見圖3、表5。
圖3 各組HTR-8/Svneo細胞侵襲情況(結(jié)晶紫染色,×200)
表5 各組HTR-8/Svneo細胞侵襲率比較(,%)
表5 各組HTR-8/Svneo細胞侵襲率比較(,%)
注:與對照組比較,**P<0.01;與壽胎丸低劑量組比較,##P<0.01;與壽胎丸中劑量組比較,▲▲P<0.01
與對照組比較,壽胎丸高劑量組細胞p-JAK1、p-STAT3蛋白表達顯著升高(P<0.05);與壽胎丸低劑量組比較,壽胎丸高劑量組細胞p-JAK1蛋白表達顯著升高(P<0.05)。見圖4、表6。
表6 各組HTR-8/Svneo細胞JAK1、p-JAK1、STAT3、p-STAT3蛋白表達比較()
表6 各組HTR-8/Svneo細胞JAK1、p-JAK1、STAT3、p-STAT3蛋白表達比較()
注:與對照組比較,*P<0.05;與壽胎丸低劑量組比較,#P<0.05
圖4 各組HTR-8/Svneo細胞JAK1、p-JAK1、STAT3、p-STAT3蛋白免疫印跡
與對照組比較,壽胎丸中、高劑量組細胞Ki67、VEGFR-2、MMP-9、MCM2、PCNA蛋白表達顯著升高,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05,P<0.01);與壽胎丸低劑量組比較,壽胎丸中劑量組細胞Ki67、VEGFR-2、MMP-9 蛋白表達顯著升高,壽胎丸高劑量組細胞Ki67、VEGFR-2、MMP-9、MCM2、PCNA蛋白表達顯著升高,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05,P<0.01)。見圖5、表7。
圖5 各組HTR-8/Svneo細胞Ki67、VEGFR-2、MMP-9、MCM2、PCNA蛋白免疫印跡
表7 各組HTR-8/Svneo細胞增殖相關(guān)蛋白表達比較()
表7 各組HTR-8/Svneo細胞增殖相關(guān)蛋白表達比較()
注:與對照組比較,*P<0.05,**P<0.01;與壽胎丸低劑量組比較,#P<0.05,##P<0.01
與對照組比較,壽胎丸低、中、高劑量組細胞Ki67、PCNA mRNA 表達顯著升 高(P<0.05,P<0.01);與壽胎丸低劑量組比較,壽胎丸中劑量組細胞Ki67 mRNA表達顯著升高(P<0.05),壽胎丸高劑量組細胞Ki67、PCNA mRNA表達顯著升高(P<0.01);與壽胎丸中劑量組比較,壽胎丸高劑量組細胞Ki67、PCNAmRNA表達顯著升高(P<0.01)。見表8。
表8 壽胎丸含藥血清對HTR-8/Svneo細胞Ki67、PCNA mRNA表達的影響()
表8 壽胎丸含藥血清對HTR-8/Svneo細胞Ki67、PCNA mRNA表達的影響()
注:與對照組比較,*P<0.05,**P<0.01;與壽胎丸低劑量組比較,#P<0.05,##P<0.01;與壽胎丸中劑量組比較,▲▲P<0.01
RSA屬中醫(yī)學(xué)“滑胎”范疇,首見于《葉氏女科證治》“妊娠有三月而墮者,有六七月而墮者,有屢孕屢墮者,由于氣血不足,名曰滑胎”。中醫(yī)學(xué)認為,滑胎由腎虛沖任虛衰、胎失所養(yǎng),胎結(jié)不實所致,故常用補腎安胎法防治RSA[12]。作為補腎安胎代表方,壽胎丸一直沿用至今,臨床療效確切[13]。該方由炒菟絲子、桑寄生、續(xù)斷、阿膠組成。菟絲子養(yǎng)陰通絡(luò),守而能走,補腎養(yǎng)精,益陰而固陽;桑寄生補肝腎,養(yǎng)血而固沖任,安胎;續(xù)斷甘溫助陽,補益肝腎,調(diào)理沖任,有固本安胎之功;阿膠補陰血,止血。四藥合用,共奏補腎安胎功效。
人絨毛膜滋養(yǎng)層細胞來自外胚層,是母胎界面重要的調(diào)節(jié)細胞,在早期胚胎植入和免疫調(diào)節(jié)過程中發(fā)揮重要作用[14]。滋養(yǎng)細胞增殖、遷移和侵襲功能的正常發(fā)揮是螺旋動脈重構(gòu)的必要條件,也是人類胚胎著床和胎盤形成的重要步驟。螺旋動脈重構(gòu)是由血管內(nèi)滋養(yǎng)細胞沿子宮螺旋動脈壁上游移動,取代內(nèi)皮細胞并破壞肌層內(nèi)膜,直接影響妊娠結(jié)局[15-16]。一旦滋養(yǎng)細胞功能發(fā)生障礙,可致子宮螺旋動脈重構(gòu)受損,引發(fā)不良妊娠結(jié)局,包括妊娠丟失、先兆子癇、宮內(nèi)生長受限及早產(chǎn)等[14,16]。本研究采用CCK8實驗發(fā)現(xiàn),HTR-8/Svneo細胞存活率隨壽胎丸含藥血清濃度升高而升高,且在干預(yù)36 h時效果最佳。故后續(xù)以36 h為干預(yù)時間,分別進行細胞劃痕實驗、Transwell遷移及侵襲實驗。結(jié)果表明,隨著壽胎丸含藥血清濃度升高,HTR-8/Svneo細胞遷移、侵襲能力增強,說明壽胎丸含藥血清在一定濃度范圍內(nèi)可提高HTR-8/Svneo細胞生理功能。
滋養(yǎng)細胞的侵襲是一個復(fù)雜過程,涉及基質(zhì)細胞、腺體、動脈、巨噬細胞和蛻膜自然殺傷細胞的相互作用[17]。MMPs在滋養(yǎng)細胞侵襲子宮蛻膜的過程中發(fā)揮重要作用[18]。Plaks等[19]研究發(fā)現(xiàn),MMP-9缺失小鼠胚胎植入后不久表現(xiàn)出滋養(yǎng)層分化和侵襲缺陷,以及宮內(nèi)生長受限或胚胎死亡。本研究結(jié)果顯示,隨壽胎丸含藥血清濃度升高,MMP-9蛋白表達也有所升高,推測壽胎丸含藥血清可能通過上調(diào)MMP-9表達促進HTR-8/Svneo細胞侵襲能力。
Ki67、PCNA、MCM2是細胞增殖的分子標志物。血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)在胚胎發(fā)育的血管形成過程中起關(guān)鍵作用。VEGFR-2是一種在血管內(nèi)皮細胞膜上表達的VEGFR[20],其與VEGF 結(jié)合可促進細胞增殖,還可提高增強細胞遷移的整合素水平。本研究結(jié)果顯示,Ki67、PCNA 蛋白和mRNA 表達及MCM2、VEGFR-2蛋白表達均隨壽胎丸含藥血清濃度增加而升高,提示壽胎丸含藥血清可能通過上調(diào)Ki67、PCNA、MCM、VEGFR-2 等細胞增殖相關(guān)分子表達,促進HTR-8/Svneo細胞增殖和遷移能力。
JAK/STAT信號通路是參與細胞增殖、分化的重要信號通路之一。由接收信號的酪氨酸激酶相關(guān)受體、傳遞信號的酪氨酸激酶JAK 和產(chǎn)生效應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子STAT三部分構(gòu)成[21]。當多種細胞因子與受體結(jié)合后,可以激活JAK,磷酸化下游靶蛋白的酪氨酸殘基,招募并磷酸化轉(zhuǎn)錄因子STAT,使其以二聚體的形式進入細胞核內(nèi)與靶基因結(jié)合,調(diào)控轉(zhuǎn)錄輸出信號,進而調(diào)節(jié)細胞增殖、分化、凋亡等過程[22]。研究表明,激活JAK/STAT 通路可促進腫瘤細胞增殖、侵襲和遷移[23-24]。此外,JAK/STAT通路在胚胎著床中也發(fā)揮重要作用。STAT1和STAT3的磷酸化與胚胎植入密切相關(guān)[25],敲除STAT3 基因的小鼠妊娠第7 日胚胎即死亡[26]。本研究結(jié)果顯示,經(jīng)壽胎丸含藥血清處理后,細胞p-JAK1、p-STAT3蛋白表達升高,表明壽胎丸含藥血清可激活JAK1/STAT3信號通路。
綜上所述,壽胎丸含藥血清能促進HTR-8/Svneo細胞增殖、侵襲和遷移能力,且呈濃度依賴性,其機制是通過激活JAK1/STAT3信號通路實現(xiàn)。本研究為壽胎丸治療RSA提供實驗依據(jù),后期將繼續(xù)在動物及臨床研究層面深入挖掘壽胎丸治療RSA的作用機制,以為經(jīng)典名方的應(yīng)用及推廣提供參考。